2. Экспериментальная часть.
В настоящей работе метод измерения ЭДС заключается в прямом измерении разности потенциалов на клеммах гальванического элемента с помощью датчика электрохимического потенциала, имеющего высокое сопротивление. Вследствие высокого сопротивления мала сила тока, протекающего через элемент, поэтому измеренная разность потенциалов незначительно отличается от ЭДС.
Гальванические элементы собирают из двух металлических пластинок (1 и 2), помещаемых в два отдельных стакана (3 и 4). Стаканы соединяют между собой электролитическим ключом (7), представляющим собой изогнутую стеклянную трубку, заполненную загущенным раствором хлорида калия. В стаканы наливают растворы собственных солей данного металла (5 и 6). Пластинки подсоединяют к проводам датчика (8) с помощью металлических зажимов - «крокодилов». Датчик подсоединяют кабелем к USB-разъему компьютера.
В лабораторном эксперименте используются электроды из меди и цинка, помещенные в соответствующие растворы электролитов различной концентрации. Эксперимент проводится при комнатной температуре.
2.1. Оборудование.
Компьютер, датчик для измерения электрохимических потенциалов с зажимами-крокодилами, два стаканчика на 50-100 мл, электролитический мостик, пипетка на 10 мл с дозирующим устройством (или бюретка на 25 мл), 2 мерные колбы на 100 (50) мл.
2.2.Реактивы.
Пластины из меди и цинка.
Растворы: 1M раствор CuSO4 (или1M раствор Cu(NO3)2 ), 1M раствор ZnSO4 (или1M раствор Zn(NO3)2)
Таблица 1 исходных данных
№ варианта |
Концентрация растворов , с, моль/л |
||
ZnSO4 |
CuSO4 |
||
1 |
1 1 1 |
1 0,1 0,01 |
|
2 |
1 0,1 0,01 |
1 1 1 |
|
3 |
0,01 0,01 0,01 |
1 0,1 0,01 |
|
4 |
1 0,1 0,01 |
0,1 0,1 0,1 |
|
5 |
0,1 0,1 0,1 |
1 0,1 0,01 |
|
6 |
1 0,1 0,01 |
0,01 0,01 0,01 |
|
2.3. Ход работы
1.Из имеющихся в лаборатории 1 М растворов солей приготовьте растворы меньшей концентрации в соответствии с заданным вариантом. Для приготовления 100 мл 0,1 М раствора отбирают пипеткой 10 мл, переносят в мерную колбу на 100 мл, доводят до метки дистиллированной водой, закрывают пробкой и перемешивают, переворачивая колбу. Если для работы даны колбочки на 50 мл, то отбирают пипеткой соответственно 5 мл 1М раствора, переносят в колбу, доводят до метки водой и перемешивают.
Для приготовления 100 мл 0,01 М раствора отбирают пипеткой 10 мл приготовленного
0,1 М раствора, переносят в мерную колбу на 100 мл, доводят до метки дистиллированной водой, закрывают пробкой и перемешивают. Для приготовления 50 мл 0,01 М раствора берут соответственно 5 мл 0,1 М раствора.
2.Соберите медно-цинковый гальванический элемент:
- сосуды для растворов (химические стаканы на 100 или 50 мл) промойте проточной водой,
ополосните раствором соответствующего электролита;
- залейте в стаканы растворы CuSO4 и ZnSO4 заданной концентрации на 2/3 их объема;
- металлические пластины из цинка и меди зачистите наждачной бумагой, промойте
проточной водой, промокните фильтровальной бумагой;
- погрузите металлические пластины в стаканы с растворами солей соответствующей концентрации: Cu-пластину – в раствор CuSO4 , Zn -пластину – в раствор ZnSO4.
(Начинайте измерения с растворов меньшей концентрации, места контакта металлической пластины с токоотводом не должны касаться раствора, обе пластины желательно погрузить примерно на одинаковую глубину);
- растворы соедините электролитическим мостиком.
3. Проведите измерение ЭДС гальванического элемента:
- включите компьютер, запустите программу «Химия-практикум» и подсоединить к USB-разъему компьютера датчик для измерения электрохимического потенциала;
- подсоедините токоотводы от датчика к пластинам с помощью зажимов, причем красный токоотвод – к катоду ГЭ;
- выберите для измерения режим «зависимость потенциала от времени» и запустите процесс измерения экранной кнопкой «Пуск»
- после стабилизации потенциала остановить измерение и сохранить файл.
4. После измерения первого значения ЭДС замените один из растворов и проведите измерения аналогичным образом со вторым раствором, а затем с третьим в соответствии с заданием.
По окончании измерений отсоедините токоотводы от пластин, концентрированные 1 М растворы слейте обратно в банки, промойте стаканы и металлические пластины.